植入式给药能够提高局部药物浓度,降低全身性给药带来的不良反应,近些年受到研究者们的高度关注。有源植入式给药系统具有良好的给药可控性,但生物相容性较差,发展生物相容性良好的无源植入式给药系统成为领域内的一个研究热点。目前得到商业化应用的无源式植入式给药系统主要是由合金、脂质体、纳米粒子等材料组成,只能实现简单的缓释,具有良好控释性能给药系统的在产业化过程中还面临着诸多困难。其中,给药精度、体内传感和驱控的实现是亟待解决的关键问题。对此,本文提出一种新的时序及剂量可控的无源植入式给药系统,主要研究内容和工作包括如下:1、新型无源植入式精准可控给药系统方案设计。提出了一种包括给药设备、位姿传感模块和机器人辅助驱控模块的无源植入式给药系统方案。给药设备用于药物储存和释放,位姿传感模块用于检测体内给药设备的位姿信息以进行给药状态反馈,机器人辅助驱控模块用于体内给药设备的驱动和控制。2、给药设备的设计与制造。设计了一种由核壳结构载药胶囊、磁性运动部件和支撑结构组成的给药设备。载药胶囊装填在胶囊仓库内,磁性运动部件通过空间寻址的方式进行数字化给药。药物剂量、种类和储存位置均可预先设定,实现给药剂量、种类的精准可控,载药胶囊和支撑结构均采用生物相容性材料进行光固化3D打印完成制造。3、体内位姿传感模块的搭建与实验验证。搭建了基于磁偶极子模型的体内位姿传感模块的软硬件平台;通过磁感应强度读取、误差滤除、粒子群算法求解等步骤估计出被检测磁性部件的五维位姿信息;通过仿真实验、随机点误差实验和给药设备位姿传感实验验证了位姿传感模块的可行性。4、机器人辅助驱控模块的搭建与实验验证。搭建了由机器人、驱动永磁体、标定杆等组成的机器人辅助驱控模块硬件平台和基于python-urx开发的机器人无线控制驱控软件平台。设计了包括系统标定、驱动目标点计算、给药状态反馈的驱控方法,并通过磁力驱动实验、体外给药实验证明了驱控模块能够可靠地完成药物控释。5、给药系统模拟药物控释性能实验。研究了给药设备在材料分子量、浓度配比、给药孔尺寸等参数对给药设备背景扩散的影响,并优化了参数组合用于药物控释。实验结果表明:实验组细胞增殖与对照组没有显著性差异,证明了给药设备良好的生物相容性;在7天的脉动式给药实验中,驱动模式下的释放量相较于非驱动模式增加了9.28倍,累计释放量保持了良好的一致性,证明了给药系统给药的精准性和可靠性;通过活体成像实验证明了体内给药的可行性。